计算机组成原理简单模型机实验报告,简单模型机的组成与程序运行-计算机组成原理实验报告.doc...
文档介绍：
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院
《计算机组成原理》
课程设计报告
题目:_____ 简单模型机的组成与程序运行_____________
姓名
学号
班级
指导教师
孟昭进
日期
2011-7-14
1 任务描述
设计题目名称:简单模型机的组成与程序运行
要求:基于TD-CMA 计算机组成原理教学实验系统,设计一个简单的计算机整机系统—模型机,分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理,设计完成以下几条机器指令和相应的微程序,输入程序并运行。
IN R0 ;IN ->R0
SUB 0DH ;R0 - [0DH] -> R0,直接寻址
SHL R0 ;将R0寄存器中的内容逻辑左移
STA 0EH,R0 ;R0->[0EH],直接寻址
LDA 0FH,R0 ;0FH]->R0,直接寻址
LOP: DEC R0 ;R0-1->R0
BZC EXIT ;当FC或FZ为1时,转到EXIT
JMP LOP
EXIT: OUT 0EH,R0 ;[0EH]->LED,直接寻址
0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。
2 设计设备
PC机一台,TD-CMA实验系统一套。
3 设计原理和方法
3.1设计原理
3.1.1数据格式:
本实验计算机采用定点补码表示法表示数据,字长为8位,其格式如下:
7
6 5 4 3 2 1 0
符号
尾数
其中第七位为符号位,数值表示范围是:-1≤X<1
3.1.2 指令格式
所有单字节指令( SUB等)格式如下:
7 6 5 4
3 2
1 0
OP-CODE
RS
RD
其中OP-CODE为操作码,RS为源寄存器,RD为目的寄存器,并规定:
RS 或 RD
选定的寄存器
00
01
10
11
R0
R1
R2
R3
本实验的输入IN指令和OUT指令采用单字节指令,其格式如下:
7 6 5 4 (1)
3 2 (1)
1 0 (1)
OP-CODE
RS
RD
本实验中的两个访问指令,即存数STA,一条转移指令,即无条件转移指令JMP,指令格式如下:
7 6 5 4 (1)
3 2 (1)
1 0 (1)
7-0 (2)
OP-CODE
M
RD
D
其中OP-CODE为操作码,RD为目的寄存器地址(STA、LDA指令使用),D为位移量(正负均可),M为寻址模式,其定义如下:
寻址模式M
有效地址E
说明
00
01
10
11
E=D
E=(D)
E=(RI)+D
E=(PC)+D
直接寻址
间接寻址
RI变址寻址
相对寻址
3.1.3指令系统
本实验共有10条基本指令,其中算术指令有2条(DEC、SUB),访问内存指令和程序控制指令7条,输入指令1条。
3.2按微指令格式,参照微程序流程图将每条微指令代码化,译成二进制微代码。
系统涉及到的微程序流程见图3-1-4 所示,当拟定“取指”微指令时,该微指令的判别测试
字段为P<1>测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令,因此P<1>的测试结果出现多路分支。
微程序流程图3-1-4
微指令字长共24位,格式如下:
23
22
21
20
19
18-15
14-12
11-9
8-6
5-0
M23
M22
WR
RD
IOM
S3-S0
A字段
B字段
C字段
MA5-MA0
A字段
B字段
C字段
14 13 12
选择
11 10 9
选择
8 7 6
选择
000
NOP
000
NOP
000
NOP
001
LDA
001
ALU-B
001
P(1)
010
LDB
010
R0_B
010
保留
011
LDR0
011
保留
011
保留
100
保留
100
保留
100
保留
101
LOAD
101
保留
101
LDPC
110
LDAR
110
PC_B
110
P(4)
111
LDIR
111
保留
111
保留
运算器逻辑功能表:
运算类型
S3 S2 S1 S0
CN
功能
逻辑运算
0000
0001
0010
0011
0100
x
x
x
x
x
F=A(直通)
F=B(直通)
F=AB(直通)
F=/A A+B(直通)
F=/A(直通)
移位运算
0101
0110
0111
x
0
1
0
1
F=A 不带进位循环右移B(取低3 位)位
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